[发明专利]X射线脉冲星短时观测高信噪比轮廓获取方法

权利要求书

1.一种X射线脉冲星短时观测高信噪比轮廓获取方法，其特征在于，包括如下：

(1)对光子到达时间序列进行折叠，获取时域波形：

1a)选取一段观测时间T的光子到达时间t_i，i＝1,2,3...，根据脉冲星星历的自转频率参数，通过脉冲星计时模型计算光子到达时间t_i所对应的相位Φ(t_i)；

1b)选用(2¹¹，∞)个bin块对光子到达时间t_i进行周期折叠或对t_i对应的相位Φ(t_i)进行历元折叠，获得时域波形；

(2)对时域波形进行傅里叶变化获得频谱；

(3)对频谱进行信号与噪声的分离：

3a)选用代价函数，计算频谱的截断点；

3b)根据信号的频域主要集中在低频，而噪声分布在整个频域且幅值较小的不同频域特性，利用截断点对频谱进行截断，选取0点至截断点之间的频谱，使得信号与噪声分离；

(4)恢复高信噪比时域观测轮廓：

4a)对截取的频谱去掉直流分量，即去掉零次频率分量的值；

4b)对去掉零次频率分量的频谱进行傅里叶反变换得到不包含直流分量的时域复信号，对不包含直流分量的时域复信号取实部得到不包含直流分量的时域观测轮廓；

4c)对零次频率分量的值进行傅里叶逆变换得到直流分量；

4d)不包含直流分量的时域观测轮廓加上直流分量得到高信噪比时域观测轮廓。

2.根据权利要求1所述的方法，其中1a)中通过脉冲星计时模型计算光子到达时间t_i所对应的相位，公式如下：

其中：Φ(t₀)是参考时间t₀对应的初始相位，f表示自转频率，f^(L)表示是自转频率的L阶偏导数，L取值为2。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤1b)中选用(2¹¹，∞)个bin块对光子到达时间t_i进行周期折叠，公式如下：

式中，T_s为脉冲星周期，P＝T/T_s，M为bin块数，其值范围(2¹¹，∞)，T_b＝T_s/M，c_j(t_i)为第j个周期内第i个bin块内的光子数，为时域观测信号波形。

4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤1b)中选用(2¹¹，∞)个bin块对光子到达时间t_i对应的相位Φ(t_i)进行历元折叠，公式如下：

式中：M是bin块数，其值范围(2¹¹，∞)；f为脉冲星的频率，Q为脉冲星相位周期数，C_j,i为第j个整数相位第i个bin块内的光子数，为时域观测信号波形。

5.根据权利要求1所述的方法，其中2)中对时域波形进行傅里叶变化获得频谱，其公式如下：

式中：M是bin块数，其值范围(2¹¹，∞)；为时域观测信号波形，为时域观测信号波形傅里叶变换后的频谱。

6.根据权利要求1所述的方法，其中3a)中计算频谱的截断点，通过下式计算：

式中，S_k为标准信号傅里叶变换，为时域观测信号波形傅里叶变换后的频谱，为标准信号傅里叶变换的共轭，为时域观测信号波形傅里叶变换后的频谱的共轭，q为频域截断点，为代价函数值，具有随截断点q单调递减到最小值而后一直保持单调递增的性质，当代价函数取最小值所对应的q，即为频谱的最优频率截断点。